JP2017123769A - 電子ユニットの支持体、この支持体を有する電気装置、およびこの電気装置を備える電気機械 - Google Patents

Abstract

【課題】 効果的な絶縁を確保しながら、必要な絶縁材料の量を減らすことができる、電子ユニット、特に電子基板の支持体を提供する。
【解決手段】 この支持体（２０）は、第１電子ユニット（１８）を支持するために、また少なくとも１つの電気的接続部材（２２）を介して、第１電子ユニット（１８）と、対向するように配置される第２電子ユニット（１２）との間の電気的接続を可能にするために、筐体内に組み込まれるように構成されており、第１電子ユニット（１８）を受容するための開口空洞（２８）と、開口空洞（２８）から突き出て、自身の第１端部（３４）において、開口空洞（２８）に通じており、かつ少なくとも１つの電気的接続部材（２２）を挿入されるように構成されている中空柱状体（３２）と、一端において、開口空洞（２８）の底（３０）に通じており、他端において、中空柱状体（３２）の側壁に通じているチャネル（３８）とを備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子ユニット（特に電子基板）の支持体、この支持体を有する電気装置、およびこの電気装置を備える電気機械に関する。

通常、電気機械に組み込むための電圧コンバータなどの電気装置は、埃、液体、気体または湿気などによる影響をなくすために、十分な絶縁を要する電子ユニットを備えている。そのために、絶縁材料を充填することによって、絶縁が行われる場合がある。

しかしながら、一般に、このような電気装置の絶縁には、その絶縁を効果的にするために、絶縁材料の十分な量が必要になる。したがって、このような電気装置の製造コストは上昇する。

本発明は、これらの欠点を解消するために、電子ユニット、およびその電子ユニットと他の電子ユニットとを接続するための電気的接続部材の効果的な絶縁を確保しながら、必要な絶縁材料の量を減らすことができる、電子ユニットの支持体を提供することを目的としている。

この目的を達成するために、本発明は、第１電子ユニットを支持するために、また少なくとも一つの電気的接続部材を介して、第１電子ユニットと、第１電子ユニットに対向するように配置されている第２電子ユニットとの電気的接続を可能にするために、筐体内に組み込まれるように構成されている電子ユニット（特に電子基板）の支持体を提供するものである。電子ユニットのこの支持体は、次のものを備えている。
− 第１電子ユニットを受容するための開口空洞と、
− 開口空洞から突き出て、自身の第１端部において、開口空洞に通じており、かつ少なくとも一つの電気的接続部材を挿入されるように構成されている中空柱状体と、
− 一端において、開口空洞の底に通じており、他端において、中空柱状体の側壁に通じているチャネル。

このチャネルには、中空柱状体の内部、詳細には、電気的接続部材を囲む領域の効果的な絶縁を確実に行うことを可能にするという利点がある。すなわち、このチャネルは、中空柱状体への絶縁材料の充填を確実にし、したがって、第１電子ユニットと第２電子ユニットとの相互接続領域において短絡の生じるあらゆる危険性をも排除することができる。さらにこのチャネルは、迅速かつ非常にスムーズな、中空柱状体の絶縁作業を可能にするという利点を有している。

さらに、中空柱状体を用いることによって、電子ユニットおよび電気的接続部材の効果的な絶縁に要する絶縁材料の量を減らすことができ、電子ユニットのための、本発明による支持体を備える電気装置の生産コストは低下する。

さらに、電子ユニットのための、本発明による支持体は、電子装置の寸法を大きくすることなく、効果的な絶縁を可能にする。

電子ユニットのための、本発明による支持体は、次の特徴の１つ以上を、個別に、または可能な限り組み合わせて備えている場合がある。
− チャネルは、傾斜状の全体形状を呈している。
− チャネルは、螺旋状の全体形状を呈している。
− 第１電子ユニットを絶縁材料内に埋め込むために、第１電子ユニットの支持体は、絶縁材料を受けることができるように構成されている。
− 中空柱状体は、少なくともチャネルを介して、絶縁材料を充填されるように構成されており、チャネルは、中空柱状体への充填部を形成している。
− 電子ユニットのための、本発明による支持体を用いる場合に、第１電子ユニットは、複数の第２電子ユニットと電気的に接続されるように構成され、支持体は、次のものを備えている。
・ 各々が、開口空洞から突き出て、自身の第１端部において、開口空洞に通じており、かつ複数の第２電子ユニットのうちの１つと第１電子ユニットとを接続するための少なくとも１つの電気的接続部材を挿入しうるように構成されている、複数の中空柱状体と、
・ 複数の中空柱状体の各１つに付いて、少なくとも１つ設けられている複数のチャネルであって、各チャネルは、一端において、開口空洞の底に通じており、他端において、複数の中空柱状体のうちの１つの側壁に通じている複数のチャネル。
− 第１電子ユニットの支持体は、馬蹄状の全体形状を呈している。
− 電子ユニットのための、本発明による支持体は、電子制御ユニット（特に電子制御基板）の支持体をなしており、この電子制御ユニットを支持するために、また少なくとも１つの電気的接続部材を介して、電子制御ユニットと、電子制御ユニットに対向するように配置されている電源ユニットとの間の電気的接続を可能にするために、電気機械の筐体内に組み込まれるように構成されている。

本発明は、さらに、次のものを備えている、主として電気機械に電力を供給するための電気装置を提供するものである。
・ 対向し合う、少なくとも２つの電子ユニットと、
・ 少なくとも２つの電子ユニットを電気的に相互接続するための、少なくとも１つの電気的接続部材と、
・ 少なくとも２つの電子ユニットのうちの１つに対する、本発明による支持体。

このような本発明の電気装置は、特に絶縁材料の量、および、電子ユニットおよび電気的接続部材の効果的な絶縁のための作業に要する時間が減少するため、生産コストが低下するという利点がある。

本発明の電気装置は、電気機械内に組み込まれるように構成されている。

詳細には、少なくとも２つの電子ユニットのうちの１つは、電子制御ユニットであり、他の１つは、電源ユニットである。

さらに本発明は、本発明による電気装置を、少なくとも１つ備えていることを特徴とする、自動車のための電気機械を提供するものである。この電気機械は、例えばスタータ、スタータオルタネータ、またはその他の、自動車に搭載される電気機械である。

本発明による電気装置の好適な一実施形態の分解斜視図である。 電子基板、および本発明の一実施形態による、電子ユニットの支持体の拡大断面図である。 図１の電気装置の組み立て後の拡大断面図である。

添付図面を参照しながら、以下の説明を読むことによって、本発明の他の特徴および利点が明らかになると思う。

なお、これらの添付図面は、以下の説明の理解を助けることのみを目的として示されているものであり、本発明の範囲を限定するためのものではないことに注意されたい。

添付図面全体を通して、同一の要素には、同一の符号を付してある。

本発明による電気装置は、特に電気機械、詳細には回転電気機械などの、自動車のための電気機械に電力を供給する電気装置である。

この電気装置は、対向し合っている、少なくとも１つの第１電子ユニット（例えば電子制御ユニット）と、少なくとも１つの第２電子ユニット（例えば電源ユニット）、第１電子ユニットと第２電子ユニットとを電気的に接続している、少なくとも１つの電気的接続部材、および第１電子ユニットと第２電子ユニットとのうちの一方の支持体（例えば電子制御ユニットの支持体）を備えている。

この電気装置は、例えば添付図面に示されている電圧コンバータである。当然ながら、本発明は、電圧コンバータに限定されるものではなく、反対に、本発明による電気装置は、電気機械を制御するためのいかなる電気装置であってもよい。

同様に、以下において、第１電子ユニットは、電子制御ユニット（電子制御基板などの）として示され、第２電子ユニットは、電源ユニット（１つ以上の電源モジュールなどの）として示されている。当然ながら、第１電子ユニットおよび第２電子ユニットは、それぞれ、任意の他の電子部品である場合がある。

詳細には、図１は、複数（この例では３個）の電源モジュール１２、これらの電源モジュール１２の支持体１４、電気コネクタ１６、電子制御基板１８、電子制御基板１８の支持体２０を備えている電圧コンバータである電気装置１０の組立斜視図である。

電気装置１０は、ＡＣ／ＤＣコンバータであれば有利である。さらに電気装置１０は、電気機械の筐体内に組み込まれていることが好ましい。

電子制御基板１８は、特に、電源モジュール１２を制御するためのものである。具体的には、電子制御基板１８は、少なくとも１つの電気的接続部材２２を介して、電源モジュール１２に電気的に接続されている。

電気コネクタ１６は、電源モジュール１２と、電子制御基板１８の支持体２０との間に配置されている。電気コネクタ１６は、電源モジュール１２と、電気機械の電気的要素（相φ）の少なくとも１つ、および／または電力供給源の電気的要素(Ｂ^＋、Ｂ⁻)の少なくとも１つとを電気的に接続するように構成されている。電気機械の電気的要素は、例えば複数の相φである。電力供給源の電気的要素は、例えば正の直流端子Ｂ^＋と、負の直流端子Ｂ⁻または接地端子である。１つの相φに付き、１つの電源モジュール１２が存在することが好ましい。さらに、図１に示すように、電気コネクタ１６は、電源モジュール１２の電気的接続部材２２を、電子制御基板１８に導くようになっているオリフィス２４を有している。

電源モジュール１２の支持体１４は、少なくとも１つの開口空洞２６を有する箱型形状を呈していることが好ましい。開口空洞２６の底部には、電源モジュール１２が取り付けられる。このような箱型形状は、特に接地取り出しおよび放熱のために、良好な熱伝導性、導電性を与えることが利点である。開口空洞２６は、絶縁材料Ａを充填され、電源モジュール１２が、この絶縁材料Ａ内に埋め込まれる（図３に明確に示されている）。このような構成によって、電源モジュール１２は、効果的に絶縁される。電源モジュールの支持体１４は、放熱体（熱放散体とも呼ばれる）であることが好ましい。電源モジュール１２と冷却回路(図示せず)との間の熱交換を可能にし、電源モジュール１２によって生成された熱を放散するために、電源モジュール１２は、放熱体である支持体１４に固定される。さらに、電源モジュール１２を受容するための開口空洞２６には、電源モジュール１２を、支持体１４のあらかじめ定められた位置に配置するための位置決め部材(図示せず)が備えられている場合がある。これらの位置決め部材は、電子制御基板１８との電気的接続のために、支持体１４への電源モジュール１２の正確で迅速な配置を容易にするとともに確実にする。

電子制御基板１８の支持体２０は、電源モジュール１２と電子制御基板１８との間に配置されている。電子制御基板１８の支持体２０は、例えばプラスチック成形された絶縁物質から成っていることが好ましい。

電子制御基板１８の支持体２０は、電子制御基板１８を支持するために、１つの筐体内に組み込まれるように構成されている。電子制御基板１８の支持体２０は、少なくとも１つの電気的接続部材２２を介して、対向し合う電子制御基板１８と電源モジュール１２とを電気的に接続するように構成されている。

この電気的接続を可能にするために、支持体２０は、電子制御基板１８を受容するための開口空洞、より詳細には、電子制御基板１８を受容するための底３０を有する開口空洞２８を備えている。

電子制御基板１８の支持体２０は、馬蹄状の全体形状を呈していることが好ましい。

さらに、開口空洞２８の底３０に、電子制御基板１８を、支持体２０上のあらかじめ定められた位置に位置決めするための位置決め部材４０を設けてあることが好ましい。特に断らない限り、電子制御基板１８の支持体２０上に配置されている位置決め部材４０は、電子制御基板１８上に配置されている相補的位置決め部材４２と組み合う。例えば図１には、６つの位置決め部材４０が示されている。各位置決め部材４０は、開口空洞２８の底３０から、底３０に直角に突き出ている突起を有している。位置決め部材４０は、図１に示されているように、円柱形を呈している場合がある。電子制御基板１８の６つの相補的位置決め部材４２は、位置決め部材４０の形状および寸法と相補的な形状および寸法を有する断面を備えている、位置決め用のオリフィスであることが好ましい。例えば図１に示すように、相補的位置決め部材４２は、円形断面を有している。これらの位置決め部材４０は、電子制御基板１８を、支持体２０上に正確かつ迅速に位置決めすることを可能にし、したがって、電子制御基板１８と電源モジュール１２との効率的な電気的接続を可能にする。

図２に示すように、支持体２０は、さらに、電子制御基板１８と電源モジュール１２とを接続するための少なくとも１つの電気的接続部材２２が挿入される、少なくとも１つの中空柱状体３２を有している。

中空柱状体３２は、開口空洞２８から突き出ており、その第１端部３４において、開口空洞２８に通じている。

詳細には、図１において、電子制御基板１８は、複数の電源モジュール１２に電気的に接続されるように構成されている。電子制御基板１８の支持体２０は、３つの中空柱状体３２を有しており、各中空柱状体３２は、それぞれ１つの電源モジュール１２と、電子制御基板１８とを接続するための電気的接続部材２２を受容するように構成されている。

特に図３に示すように、電子制御基板を絶縁材料Ｂ内に埋め込むために、電子制御基板の支持体２０は、絶縁材料Ｂを受けるように構成されている。具体的には、絶縁材料Ｂが、電子制御基板１８の各部品を囲んでいる開口空洞２８の内部自由空間内に充填され、したがって、電子制御基板１８は、効果的に絶縁されている。

絶縁材料Ｂは、例えばエポキシ樹脂などの樹脂や、シリコーンゲルなどの絶縁性ゲルである場合がある。

電子制御基板１８の支持体２０は、中空柱状体３２への絶縁材料の充填を行うためのチャネル３８（充填部とも呼ばれる）を有していることが好ましい。チャネル３８は、傾斜状の全体形状、好ましくは螺旋状の全体形状を呈している場合がある。チャネル３８の一端は、開口空洞２８の底３０に通じており、他端は、中空柱状体３２の側壁に通じている。したがって、チャネル３８は、中空柱状体３２内への絶縁材料の、迅速かつ非常にスムーズな流入を可能にする。

中空柱状体３２は、詳細にはチャネル３８を介して、絶縁材料を充填されるように構成されている。チャネル３８は、中空柱状体３２への充填部を形成している。

チャネル３８は、中空柱状体３２への絶縁材料の確実な充填を可能にし、したがって、電気装置１０の電気的接続部材２２の効果的な電気絶縁の確実な遂行を可能にする。

本明細書においては、電子制御基板１８の支持体２０は、１つの中空柱状体３２に付いて１つのチャネル３８を有するものとしてある。当然ながら、本発明による支持体２０は、１つの中空柱状体３２に付いて、１つ以上のいくつかのチャネル３８を有する場合がある。

支持体２０は、上述のように、複数のチャネル３８を有している場合がある。各チャネル３８は、それぞれ１つの中空柱状体３２に通じている。特に図１において、電子制御基板１８の支持体２０は、１つの中空柱状体３２に付いて１つずつの、３つのチャネル３８を有しており、各チャネル３８の一端は、開口空洞２８の底３０に通じており、他端は、中空柱状体３２の側壁に通じている。

さらに図２に示すように、電子制御基板１８は、チャネル３８の、開口空洞２８の底３０に通じている端に対向するように、オリフィス４８を形成されていることが好ましい。そのようにすると、電子制御基板１８のオリフィス４８は、チャネル３８を介して、中空柱状体３２内に絶縁材料Ｂを充填することを可能にする。

図３に示すように、中空柱状体３２の第２端部３６は、電源モジュール１２が埋め込まれている絶縁材料Ａに接していることが好ましい。このような構成によると、中空柱状体３２内への絶縁材料Ｂの完全な充填を確実にすることができ、したがって、ほこり、液体、気体や湿気に対する、電気的接続部材２２の効果的な絶縁を確実にすることができる。これにより、絶縁材料Ｂは、電子制御基板１８と電源モジュール１２との相互接続領域において短絡の生じるいかなる危険性も排除することができる。

詳細には、電子制御基板１８と電源モジュール１２とは、同じ絶縁材料で絶縁されている場合も、異なる絶縁材料で絶縁されている場合もあるが、同じ絶縁材料、特に同じ絶縁性ゲルで絶縁されていることが好ましい。

電源モジュール１２の絶縁材料Ａと、電子制御基板１８の絶縁材料Ｂとの境界面は、詳細には、中空柱状体３２の第２端部３６に近接して、中空柱状体３２の内側に位置している。

さらに、中空柱状体３２を囲んで、電子制御基板１８と電源モジュール１２との間に存在する空間には、物体、具体的には絶縁材料は存在しない。物体、具体的には絶縁材料が存在しない空間は、特に、空気の循環、したがって対流による冷却のための自由空間を提供するという効果がある。さらに、このような構造によると、特に絶縁材料が節約されるために、電気装置１０の製造コストが低下する。

さらに、中空柱状体３２の第１端部３４の部分に設けられており、少なくとも１つの電気的接続部材２２を電子制御基板１８に向かって案内するように構成されている、少なくとも１つの電気的接続部材２２の案内部４４が、開口空洞２８の底３０に設けられていることが好ましい。例えば図１には、開口空洞２８の底３０に、案内部４４の３つのグループが設けられている。案内部４４の各グループは、複数の案内オリフィス４６を有している。１つの電気的接続部材２２に付き、１つの案内オリフィス４６が存在することが好ましい。案内オリフィス４６は、電源モジュール１２と電子制御基板１８との電気的接続のために、電気的接続部材２２のセンタリングを行い、それによって、電源モジュール１２と電子制御基板１８とを正確に接続することが可能となっている。電気的接続部材２２の、より良好なセンタリングを可能にするために、案内オリフィス４６の、電源モジュール１２に面する側の断面は、電子制御基板１８に面する側の断面より大きくされていることが好ましい。例えば図２では、案内部４４は、円形断面を有しており、円筒形状部分が、円錐台形状部分に続いている。

以上、自動車の電気機械に組み込むための電圧コンバータの範囲内で、電気機械に組み込むための電気装置について説明した。当然ながら、本発明は、本明細書において示され、説明されており、単に例示として与えられている実施形態に限定されるものではない。反対に、本発明の範囲から逸脱することなく、本発明による他の種類の電気装置も考えることができる。

１０ 電気装置
１２ 電源モジュール
１４、２０ 支持体
１６ 電気コネクタ
１８ 電子制御基板
２２ 電気的接続部材
２４、４８ オリフィス
２６、２８ 開口空洞
３０ 底
３２ 中空柱状体
３４ 第１端部
３６ 第２端部
３８ チャネル
４０ 位置決め部材
４２ 相補的位置決め部材
４４ 案内部
４６ 案内オリフィス
Ａ、Ｂ 絶縁材料

Claims (10)

1. 第１電子ユニット（１８）を支持するために、また少なくとも１つの電気的接続部材（２２）を介して、前記第１電子ユニット（１８）と、前記第１電子ユニット（１８）に対向するように配置される第２電子ユニット（１２）との間の電気的接続を可能にするために、筐体内に組み込まれるように構成されている電子ユニット、特に電子基板の支持体（２０）であって、
   − 前記第１電子ユニット（１８）を受容するための開口空洞（２８）と、
   − 前記開口空洞（２８）から突き出て、自身の第１端部（３４）において、前記開口空洞（２８）に通じており、かつ前記少なくとも１つの電気的接続部材（２２）を挿入されるように構成されている中空柱状体（３２）と、
   − 一端において、前記開口空洞（２８）の底（３０）に通じており、他端において、前記中空柱状体（３２）の側壁に通じているチャネル（３８）とを備えている電子ユニットの支持体。
2. 前記チャネル（３８）は、傾斜状の全体形状を呈している、請求項１に記載の、電子ユニットの支持体。
3. 前記チャネル（３８）は、螺旋状の全体形状を呈している、請求項１または２に記載の、電子ユニットの支持体。
4. 前記第１電子ユニット（１８）を絶縁材料（Ｂ）内に埋め込むために、前記第１電子ユニット（１８）の支持体（２０）は、該絶縁材料（Ｂ）を受けることができるように構成されている、請求項１〜３のいずれか１つに記載の電子ユニットの支持体。
5. 前記中空柱状体（３２）は、少なくとも前記チャネル（３８）を介して、前記絶縁材料（Ｂ）を充填されるように構成されており、前記チャネル（３８）は、前記中空柱状体（３２）への充填部を形成している、請求項４に記載の電子ユニットの支持体。
6. 前記第１電子ユニット（１８）は、複数の第２電子ユニット（１２）と電気的に接続されるように構成され、前記支持体（２０）は、
   − 各々が、前記開口空洞（２８）から突き出て、自身の第１端部（３４）において、前記開口空洞（２８）に通じており、かつ前記複数の第２電子ユニット（１２）のうちの１つと前記第１電子ユニット（１８）とを接続するための少なくとも１つの電気的接続部材（２２）を挿入されるように構成されている、複数の中空柱状体（３２）と、
   − 前記複数の中空柱状体（３２）の各１つに付いて少なくとも１つ設けられている複数のチャネル（３８）であって、各チャネル（３８）は、一端において、前記開口空洞（２８）の底（３０）に通じており、他端において、前記複数の中空柱状体（３２）のうちの１つの側壁に通じている複数のチャネル（３８）とを備えている、請求項１〜５のいずれか１つに記載の、電子ユニットの支持体。
7. 前記第１電子ユニット（１８）の支持体（２０）は、馬蹄状の全体形状を呈している、請求項１〜６のいずれか１つに記載の電子ユニットの支持体。
8. 電子制御ユニット（１８）、特に電子制御基板の支持体（２０）を成しており、該電子制御ユニット（１８）を支持するために、また少なくとも１つの電気的接続部材（２２）を介して、該電子制御ユニット（１８）と、該電子制御ユニット（１８）に対向するように配置される電源ユニット（１２）との間の電気的接続を可能にするために、電気機械の筐体内に組み込まれるように構成されている、請求項１〜７のいずれか１つに記載の電子ユニットの支持体。
9. − 対向し合う、少なくとも２つの電子ユニット（１２、１８）と、
   − 前記少なくとも２つの電子ユニット（１２、１８）を電気的に相互接続するための、少なくとも１つの電気的接続部材（２２）と、
   − 前記少なくとも２つの電子ユニット（１２、１８）のうちの１つに対する、請求項１〜８のいずれか１つに記載の支持体（２０）とを備えている、主として電気機械に電力を供給するための電気装置（１０）。
10. 請求項９に記載の電気装置（１０）を、少なくとも１つ備えていることを特徴とする、自動車のための電気機械。

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